Горный уступ Шварцранд на юге Намибии. Ближе к вершине растут древовидные алоэ. Внизу находится тонкий пласт карбонатов с намакалатусами. Белесые прослои — вулканический пепел. Фото © А. Журавлев
Самый необычный эдиакарский организм с известковым скелетом — намакалатус — на сегодня является древнейшим представителем настоящих животных. В ходе очередной экспедиции в Намибию ученым из России и Великобритании удалось найти остатки намакалатусов чрезвычайно хорошей сохранности. Благодаря пиритизации мягких тканей удалось установить, что намакалатусы имели не только сложный скелет, но и петлевидный кишечник и ряд других органов. Все это позволяет считать намакалатуса представителем предковой группы организмов, от которых произошли брахиоподы и мшанки.
В морях эдиакарского периода (635–541 млн лет назад), начиная примерно с 565 млн лет назад, обитало немало крупных многоклеточных животных. На территории России эти организмы особенно обильны и разнообразны на Зимнем берегу Белого моря, на Среднем Урале и в Якутии. Несмотря на непростое строение и признаки сложного поведения (они видны по следам жизнедеятельности), доказать принадлежность кого-то из них к конкретным типам животных оказалось непросто.
Эдиакарские отложения Намибии, где древние ископаемые организмы были открыты еще в 1908–1919 годах штатным геологом правительства Германской Юго-Западной Африки Паулем Ранге (Paul Theodor Range) и его коллегой из частной компании Хансом Шнайдерхёном, представляют собой переслаивание морских осадочных карбонатов и терригенных пород (песчаники, глины). Поэтому в них встречаются остатки как «классических» эдиакарских организмов (самые известные из них — рангея и птеридиниум), так и скелетные формы. Именно в Намибии в 1970-е годы было найдено и описано первое и древнейшее докембрийское животное с известковым скелетом — клаудина. Кроме того, эта акватория, расположенная на юге суперконтинента Гондваны, в эдиакарском периоде отличалась активным вулканизмом. Благодаря этому многочисленные пепловые прослои позволяют очень точно датировать события, происходившие в этой местности в эдиакарии и в начале кембрия.
Недавно эти слои пепла помогли продемонстрировать, что типичная эдиакарская биота существовала здесь еще 539–538 млн лет назад, и теперь возраст границы докембрия и кембрия будет пересмотрен в сторону омоложения (U. Linnemann et al., 2019. New high-resolution age data from the Ediacaran-Cambrian boundary indicate rapid, ecologically driven onset of the Cambrian explosion).
Намакалатусы (Namacalathus hermanastes), обитавшие на Земле 550–540 млн лет назад, были описаны в начале XXI века. Они стали вторым известным эдиакарским видом с известковым скелетом. (Таких животных и сейчас насчитывается не более десятка.) Скелет выглядит весьма необычно: он представляет собой восьмигранник до 4 см в диаметре на полом стебельке с большими отверстиями посреди каждой грани (нижнее из них ведет в полость стебелька). Из-за такого строения намакалатуса сравнивали и с раковинными амебами (фораминиферами), и с губками, и с кораллоподобными животными. Вот только ни у кого из этих организмов подобного скелета нет.
Несколько лет назад группа палеонтологов и биогеохимиков с Кафедры биологической эволюции МГУ им. М. В. Ломоносова и из Эдинбургского университета (Великобритания) обнаружила, что скелет намакалатуса имеет очень сложную микроструктуру: он состоит из тонких слойков, образующих закономерные столбовидные складки (A. Zhuravlev et al., 2015. Ediacaran skeletal metazoan interpreted as a lophophorate). Кроме того, было установлено, что скелет намакалатуса трехслойный: его внешняя и внутренняя части пластинчатые, а внутренняя в обнаруженных остатках является полой либо заполненной крупными кристаллами кальцита, занимавшими свободное пространство. Это значит, что при жизни животного эта часть скелета была органической.
Среди современных животных так устроены скелеты только у брахиопод и мшанок, двух родственных типов с ловчим аппаратом в виде маленьких щупалец, протянувшихся двойным рядом вдоль желобка, расположенного на особом органе — лофофоре (буквально, «щупальценосце»). Поэтому такие животные называются лофофоратами (Lophophorata). Щупальца покрыты многочисленными ресничками, которые гонят пищевые частицы ко рту, открывающемуся в основании подковообразного (обычно) лофофора, и также служат для дыхания. Парные выросты лофофора скручены в две спирали. Поскольку все современные лофофораты — животные сидячие, то кишечник у них сворачивается петлей, и анальное оказывается недалеко от ротового.
Кроме того, некоторые популяции намакалатуса размножались бесполым путем — почковались. Причем почки, развивавшиеся в новые особи, всегда образовывались на материнском организме попарно и располагались симметрично (такое тоже встречается в колониях некоторых мшанок), что предполагало у него двусторонне-симметричное расположение по крайней мере половых органов. Исходя из всех этих данных и благодаря художнику-палеоанималисту Джону Сиббику (John Sibbick) удалось представить, как мог выглядеть живой намакалатус.
Реконструкция почкующегося намакалатуса и стенки его скелета, выполненная в 2015 году. Рисунок Джона Сиббика
Намакалатус вообще оказался очень интересным объектом для изучения. Одни его популяции были представлены очень крупным формами (до 5 см в диаметре) с толстыми стенками и шипами, другие — мелкими и гладкими, но почкующимися, а третьи — совсем маленькими (менее половины сантиметра в диаметре) особями, которые заселяли полости бактериальных рифов — строматолитов. Сопоставление данных по облику индивидуумов с геохимическим маркерами показало, что самые «толстые» намакалатусы развивались, конечно, там, где воды были более насыщены кислородом (A. M. Penny et al., 2017. Intraspecific variation in an Ediacaran skeletal metazoan: Namacalathus from the Nama Group, Namibia). (Более глубокие и замкнутые части эдиакарских морей Намибии либо содержали мало кислорода, либо были совсем бескислородными.) А вот тем, кто жил на краю бескислородный бездны, видимо, приходилось замирать на время, а затем — с наступлением недолгих благоприятных времен — быстро почковаться. Слоган — «живи быстро — умри молодым» подходит им как нельзя лучше.
Новые экземпляры намакалатуса (около 70 штук), найденные той же группой ученых в ходе очередной экспедиции в Намибию в 2017 году, сохранили остатки мягких тканей благодаря пиритизации. Сам пирит окислился до (оксигидр)оксидов железа (так принято называть сложный комплекс минералов этого элемента — оксидов и гидроксидов), поэтому остатки животного выглядят так, словно они покрыты ржавчиной, но характерная для этого сульфида железа форма кристаллов и их агрегатов не изменилась.
Плита, когда-то бывшая участком илистого морского дна, с ожелезненными остатками намакалатусов. Возраст этих образцов — 547 млн лет. Фото © А. Журавлев
Сочетание методов компьютерной микротомографии и сканирующей электронной микроскопии с использованием ориентированных сериальных срезов остатков намакалатусов выявило избирательность пиритизации по мягким тканям (скелет сохранился как кальцит, хотя и перекристаллизовался). Реконструкция мягкого тела указывает на наличие у намакалатуса петлевидного кишечника, связанного сократительной мышцей с внутренней поверхностью скелета. Также у него были каналы с чувствительными клетками, пронизывающие шипы на поверхности скелета, несколько лопастей со щупальцами, а также тонкая органическая выстилка поверхности скелета. Из верхнего отверстия скелета, вероятно, выдвигались реснитчатые щупальца, а боковые отверстия служили для выхода половых клеток или оплодотворенных яиц.
Слева вверху — компьютерная томография одного из экземпляров намакалатуса (вид снаружи), слева внизу — продольный пришлифованный спил того же экземпляра (темная чашевидная структура — известковый скелет; ярко-оранжевые слои — ожелезненные мягкие ткани, серая масса — вмещающая глинисто-карбонатная порода). Справа — уточненная реконструкция строения животного. Изображения из обсуждаемой статьи в Science Advances
На данный момент намакалатус оказался самым сложным животным эдиакарского периода и действительно мог представлять исходную группу для таких животных, как брахиоподы и мшанки. Почему бы этим, столь непохожим друг на друга, но родственным животным, не иметь некоего кузена из Намы, который жил за 15 млн лет до первых брахиопод и за 60 млн лет до мшанок?
Amy J. Shore, Rachel A. Wood, Ian Butler, Andrey Yu. Zhuravlev, Sean McMahon, Andrew Curtis and Frederick T. Bowyer. Ediacaran metazoan reveals lophotrochozoan affinity and deepest root of Cambrian Explosion // Science Advances. 2021. DOI: 10.1126/sciadv.abf2933.
Андрей Журавлев, Элементы
